וירוסים אינם מתרבים באמצעות ביקוע בינארי. עוד בשנות ה-50 של המאה הקודמת, נקבע כי הרבייה מתבצעת בשיטת הרבייה (בתרגום מאנגלית reproduce - make a copy, reproducere), כלומר על ידי רבייה של חומצות גרעין, וכן סינתזת חלבון, ולאחריה אוסף הווירונים. תהליכים אלה מתרחשים בחלקים שונים של התא של מה שנקרא המארח (לדוגמה, בגרעין או בציטופלזמה). שיטה מפורקת זו של רביית וירוסים נקראת ניתוק. זה מה שנתמקד בו ביתר פירוט במאמר שלנו.
תהליך שכפול
לתהליך זה יש מאפיינים משלו של רבייה של וירוסים והוא נבדל על ידי שינוי עוקב של כמה שלבים. שקול אותם בנפרד.
שלבים
וירוסים אינם יכולים להתרבות במדיום תזונתי, מכיוון שהם טפילים תוך-תאיים קפדניים. בנוסף, בניגוד לכלמידיה או ריקטסיה, במהלך רבייה, וירוסים בתא המארח אינם מסוגלים לגדול ואינם מתרבים בביקוע.כל המרכיבים של נגיף זה כוללים חומצות גרעין, וכן מולקולות חלבון המסונתזות בתא ה"מארח" בנפרד, בחלקים שונים של התא: בציטופלזמה ובגרעין. בנוסף, מערכות תאים המסינתזות חלבון מצייתות לגנום ויראלי אחד, כמו גם ל-NA שלו.
רבייה ויראלית בתא מתרחשת במספר שלבים, המתוארים להלן:
- השלב הראשון הוא ספיחה של הנגיף, שנדון לעיל, על פני התא, הרגיש לנגיף זה.
- השני הוא חדירת הנגיף לתאי המארח בשיטת viropexis.
- השלישי הוא סוג של "התפשטות" של ויריון, שחרור חומצת גרעין מהקפסיד והסופרקפסיד. במספר וירוסים, חומצת הגרעין חודרת לתאים על ידי היתוך של מעטפת הנגיף והתא המארח. במקרה זה, השלב השלישי והשני משולבים לשלב אחד.
Adsorption
שלב זה של רביית הנגיף מתייחס לחדירה של חלקיק נגיפי לתאים. ספיחה מתחילה על פני התא באמצעות אינטראקציה של קולטנים תאיים כמו גם נגיפיים. בתרגום מלטינית, משמעות המילה "קולטנים" היא "מקבל". הם תצורות רגישות מיוחדות שתופסים גירויים. קולטנים הם מולקולות או קומפלקסים מולקולריים הממוקמים על פני השטח של תאים, ומסוגלים גם לזהות קבוצות כימיות ספציפיות, מולקולות אותאים אחרים, קושרים אותם. בווירונים המורכבים ביותר, קולטנים כאלה ממוקמים על המעטפת החיצונית בצורה של גדילה דמוית ספייק או וילוס; בווירונים פשוטים, הם ממוקמים בדרך כלל על פני השטח של הקפסיד.
מנגנון הספיחה על פני תא קולט מבוסס על אינטראקציה של קולטנים עם מה שנקרא הקולטנים המשלימים של התא ה"מארח". קולטנים ותאים של ויריון הם כמה מבנים ספציפיים הממוקמים על פני השטח.
אדנו-וירוסים ומיקסו-וירוסים נספגים ישירות לקולטני המוקופרוטאינים, בעוד שנגיפי ארבו ופיקורנה נספגים לקולטני ליפופרוטאין.
בנגיף ה-myxovirus, neuraminidase הורס את קולטן המוקוגפוטאין ומבקע חומצות N-acetylneuraminic מהאוליגוסכריד, המכיל גלקטוז וגלקטוזאמין. האינטראקציות שלהם בשלב זה הפיכות, מכיוון שהן מושפעות באופן משמעותי מהטמפרטורה, מהתגובה של מרכיבי המדיום והמלח. ספיחה של הנגיף נמנעת על ידי הפרין ופוליסכרידים סולפטים, הנושאים מטען שלילי, אך השפעתם המעכבת מוסרת על ידי כמה פוליקריונים (אקמולין, DEAE-dextran, פרוטמין סולפט), המנטרלים את המטען השלילי מפוליסכרידים סולפטים.
Virion נכנסת לתא ה"מארח"
הדרך שבה וירוס נכנס לתא רגיש לא תמיד יהיה זהה. וירונים רבים מסוגלים לחדור לתאים על ידי פינוציטוזיס, שפירושו "שתיה" ביוונית."לִשְׁתוֹת". בשיטה זו, נראה שה-vacuole הפינוציטי שואב את הנגיף ישירות לתוך התא. נגיפים אחרים יכולים להיכנס לתא ישירות דרך הממברנה שלו.
מגע של האנזים neuraminidase עם מוקופרוטאינים תאיים מקדם כניסת נגיפים לתא בקרב נגיפי מיקסו. תוצאות מחקרים עדכניים מוכיחות שה-DNA וה-RNA של ויריון אינם מופרדים מהקליפה החיצונית, כלומר, הוירונים חודרים לחלוטין לתאים רגישים על ידי פינוציטוזיס או וירופקסיס. עד כה, זה אושר עבור וירוס האבעבועות השחורות, vaccinia, וירוסים אחרים שבוחרים לחיות בבעלי חיים. אם כבר מדברים על פאגים, הם מדביקים תאים בחומצת גרעין. מנגנון ההדבקה מבוסס על העובדה שאותם נגיפים הכלולים ב-vacuoles של התא עוברות הידרוליזה על ידי אנזימים (ליפאזות, פרוטאזות), שבמהלכן משתחרר DNA מממברנת הפאג' וחודר לתא.
לניסוי, תא נדבק בחומצת גרעין שבודדה מכמה וירוסים, ונגרם מחזור שלם אחד של רבייה של ויריון. עם זאת, בתנאים טבעיים, הדבקה בחומצה כזו אינה מתרחשת.
התפוררות
השלב הבא של רביית הנגיף הוא פירוק, שהוא שחרור NK מהקפסיד ומהקליפה החיצונית. לאחר שהוויריון נכנס לתאים, הקפסיד עובר כמה שינויים, רוכש רגישות לפרוטאז התאי, ואז הוא נהרס, ובו זמנית משתחררNK. בכמה בקטריופאג'ים, NA חופשי נכנס לתאים. הנגיף הפיטו-פתוגני חודר דרך הנזק בדופן התא, ואז הוא נספג על הקולטן הפנימי של התא עם שחרור סימולטני של NK.
שכפול RNA וסינתזת חלבון ויראלי
השלב הבא של רביית הנגיף הוא סינתזה של חלבון ספציפי לנגיף, המתרחשת בהשתתפות מה שנקרא שליח RNA (בנגיפים מסוימים הם חלק מווירוסים, ובחלקם הם מסונתזים רק בתאים נגועים ישירות על המטריצה של DNA או RNA של virion). מתרחש שכפול NK ויראלי.
תהליך ההתרבות של נגיפי RNA מתחיל לאחר כניסת נוקלאופרוטאין לתא, שם נוצרים פוליזומים נגיפיים על ידי קומפלקס של RNA עם ריבוזומים. לאחר מכן, מסונתזים גם חלבונים מוקדמים, שאמורים לכלול מדכאים ממטבוליזם תאי, וכן פולימראזות RNA שמתורגמות עם מולקולת ה-RNA האב. בציטופלזמה של הנגיפים הקטנים ביותר, או בגרעין, נוצר RNA דו-גדילי ויראלי על ידי קומפלקס של שרשרת האב פלוס ("+" - שרשרת RNA) עם המסונתז החדש, כמו גם משלים איתו מינוס שרשרת ("- "- שרשרת RNA). החיבור של גדילי חומצת גרעין אלה מעורר היווצרות של מבנה RNA חד-גדילי בלבד, הנקרא הצורה הרפליקטיבית. סינתזה של RNA ויראלי מתבצעת על ידי מתחמי שכפול, שבהם לוקחים חלק הצורה המשכפלת של RNA, אנזים RNA פולימראז ופוליזומים.
ישנם 2 סוגים של RNA פולימראזות. לאלה כוללים: RNA פולימראז I, המזרז את היווצרות הצורה המשכפלת ישירות על תבנית הפלוס-גדיל, וכן RNA פולימראז II, שלוקח חלק בסינתזה של RNA ויראלי חד-גדילי על התבנית מסוג רפליקטיבי. סינתזה של חומצות גרעין בנגיפים קטנים מתרחשת בציטופלזמה. באשר לנגיף השפעת, חלבון פנימי ו-RNA מסונתזים בגרעין. לאחר מכן משתחרר RNA מהגרעין וחודר לתוך הציטופלזמה, שבה, יחד עם הריבוזומים, הוא מתחיל לסנתז את החלבון הנגיפי.
לאחר שהווירונים נכנסים לתאים, מדוכאת בהם הסינתזה של חומצת גרעין וחלבונים תאיים. במהלך רבייה של וירוסים המכילים DNA, ה-mRNA מסונתז גם על המטריצה בגרעין, הנושאת מידע לסינתזת חלבון. מנגנון סינתזת החלבון הנגיפי מתבצע ברמת הריבוזום הסלולרי, ומקור הבנייה יהיה קרן חומצות האמינו. הפעלת חומצות אמינו מתבצעת על ידי אנזימים, בעזרת mRNA הן מועברות ישירות לריבוזומים (פוליזומים), בהם הן כבר נמצאות במולקולת החלבון המסונתז.
לפיכך, בתאים נגועים, סינתזה של חומצות גרעין וחלבוני ויריון מתבצעת כחלק מתסביך רפליקטיבי-תעתיק, המוסדר על ידי מערכת מנגנון מסוימת.
Virion morphogenesis
היווצרות של ויריון יכולה להתרחש רק במקרה של חיבור מסודר בקפדנות של פוליפפטידים ויראליים מבניים, כמו גם NA שלהם. וזה מובטח על ידי מה שנקרא הרכבה עצמית של מולקולות חלבון ליד ה-NC.
Virion formation
היווצרות הוויריון מתרחשת בהשתתפות חלק מהמרכיבים המבניים המרכיבים את התא. נגיפי הרפס, פוליו ו-vaccinia מיוצרים בציטופלזמה, בעוד שנגיפי אדנו מיוצרים בגרעין. הסינתזה של RNA ויראלי, כמו גם היווצרות הנוקלאוקפסיד, מתרחשת ישירות בגרעין, והמגלוטינין נוצר בציטופלזמה. לאחר מכן, הנוקלאוקפסיד עובר מהגרעין לציטופלזמה, שבה מתרחשת היווצרות מעטפת הוויריון. הנוקלאוקפסיד מכוסה מבחוץ בחלבונים ויראליים, וההמגלוטינינים והנוירמינידאז כלולים בוויריון. כך מתרחשת היווצרות צאצאים, למשל, נגיף השפעת.
שחרור ה-virion מהתא ה"מארח"
חלקיקי וירוס משתחררים מהתא ה"מארח" בו-זמנית (במהלך הרס התא) או בהדרגה (ללא כל הרס תאים).
בצורה זו מתרחשת רבייה של וירוסים. וירוסים משתחררים מהתאים, בדרך כלל בשתי דרכים.
שיטה ראשונה
השיטה הראשונה מרמזת על הדברים הבאים: לאחר הבשלה מוחלטת של נגיפים ישירות בתוך התא, הם מעוגלים, נוצרים שם ואקוולים ואז קרום התא נהרס. עם השלמת תהליכים אלו, הויריונים משתחררים כולם בו זמנית ומלא מהתאים (פיקורנה וירוסים). שיטה זו נקראת lytic.
שיטה שנייה
השיטה השנייה כוללת תהליך של שחרור נגיפים כשהם מתבגרים תוך 2-6 שעות עבורממברנה ציטופלזמית (מיקו-וירוסים וארבו-וירוסים). הפרשת ה-myxoviruses מהתא מתאפשרת על ידי neuraminidase, אשר הורס את קרום התא. במהלך שיטה זו, 75-90% מהווירונים משתחררים באופן ספונטני למצע התרבות, והתאים מתים בהדרגה.
